医疗小组召集人王师揆主任，向宋美龄力陈进行背部穿刺肺脏手术的高度危险性，并再三劝戒千万不可进行这项手术。不料，宋美龄很坚定地说：“专家提出的意见很好，我们为什么不能试试看再说，就这样决定了，我负全权责任！”
王师揆事后告诉同仁说：“总统的肺脏虽说有三分之二泡在积水里，但是，这就好比是一个土匪窝，我们的目的是把土匪包围在土匪窝里，不让他有机会往外边扩散。可是，如果施行了背穿刺手术，就等于把土匪窝的巢打破了，土匪全部倾巢而出，那还得了，连同其他健康的肺部也受到感染，这就无法控制局面了！”
事实上，美国医生为蒋介石施行的背部穿刺手术可以说是十分成功的。他们从蒋介石的肺脏抽出大约一碗的脓水。可是手术的后遗症果然如医疗小组预料的那样接踵而至。结束手术当天晚上，蒋介石的体温立刻由原来的摄氏37度多，上升到摄氏41度。第二天，一个更令人震慑的现象发生了：蒋介石开始大量尿血。医疗小组的医官郑不非不得不为他输了250毫升血浆，才使情况稳定下来。但是，这一通折腾后，蒋介石心脏停跳的频率越来越高，而且其间隔也越来越近。一位医官无奈地告诉侍卫官说：“蒋先生这次大概很难熬过去了，唉！快油尽灯枯了！”
1975年4月4日上午，蒋经国和往常一样，一大早就到士林官邸来看望父亲，告诉他上午要去参加纪念张伯龄先生的百岁冥诞，下午则要到阳明山陈大庆和苟云生的坟上去看看。
下午，蒋介石好像预感到什么，心情十分烦躁。他不停地要求起床又很快躺下，躺下了又想再起来，这样反反复复好几次。医护人员忙劝慰他要多休息，不要乱折腾。蒋介石脸上露出不悦的表情，对医官的劝说置之不理，依旧我行我素。
晚上，蒋经国回到士林官邸陪宋美龄共进晚餐。饭毕，他照例去向父亲请安，然后在他房内谈了几分钟。蒋经国见父亲似乎有些倦容，就让父亲早点休息。走出房门之前，他还吩咐医官给父亲吃几颗镇定剂。事实上，所谓的镇定剂其实是假的，不过是以一些维他命药丸让蒋介石在心理上产生“催眠”效果。
医官把药丸给蒋介石服下后，已经是晚间8时。8时点55分左右，当班的护士和副官李振民突然发现蒋介石心电图上的心搏曲线，忽然变成一条白色直线，于是立即召唤所有的医护人员进行急救。那天值班的医官是俞瑞璋，他身穿睡衣，慌忙地冲到蒋介石病榻前连续做了几次电击，但显然没有起到任何作用。这时，医疗小组知道要救活蒋介石已是不可能的事情，遂向宋美龄和蒋经国报告这个不幸的消息。当时，蒋经国从士林官邸刚回到七海官邸，正要上床就寝，突然电话铃声大作，要他立刻再赶回士林官邸。蒋经国情知不祥，等他回到父亲身边时，只看到蒋介石在一床被单下静静地躺着。他再也不可能向钟爱着的长子交代什么遗言了。
晚年蒋介石
不久，严家淦等军政要人也先后赶到。等来宾瞻仰完遗容以后，侍卫们便将蒋介石的遗体搬上“荣总”的救护车，移灵别处。此时，天上突然响起隆隆雷声，紧接着一阵倾盆大雨如排山倒海而来。因为移灵不能受天气影响而延误时间，所以车队只能在滂沱大雨之中，从士林官邸缓缓前进。令人不可思议的是，车队走到中山北路的时候，雨却又奇迹似地停了，当时就有人说：“大概是老先生升天的缘故吧。”
蒋介石的遗体先放在台北的“国文纪念馆”，供台湾民众“瞻仰”。据说每天有几十万人去“瞻仰致敬”，“很多人热泪夺眶而出，不肯揩去，匍匐灵前，痛哭失声；更有不少老年人伤心昏厥，被救护员抬送离开”。1975年4月16日，举行“奉厝典礼”，美国派副总统洛克菲勒，韩国派总理金钟泌，日本去了好几个政界要人（佐藤荣作、岸信介、滩尾弘吉），据说有23个国家的代表到台湾去为这位第二次世界大战盟军方面留下来的最后一位几大巨头之一送行。典礼完毕，将蒋介石的遗体施行防腐处理之后，暂时移往台北南方的60公里外的慈湖停放。有人说慈湖很像蒋介石的故乡浙江奉化溪口镇，蒋介石退台后曾在这里“驻节”过，蒋为了纪念他的母亲，将这个地方叫做“慈湖”，并设了一处行馆。行馆的正厅安放蒋介石的黑色大理石棺廓，相仿保存着蒋介石寝室的原状，在侧面的茶几上留有用红铅笔在便条纸上行书的几个字——“能屈能伸”，意思是说：顺应环境，当忍则忍，应屈能屈，以待未来伸展。